Дослідження розширення програмованості екосистеми Біткойна

Біткойн як найбільш ліквідна та безпечна блокчейн-система нещодавно привернув увагу великої кількості розробників. Зі зростанням технології інскрипції, Програмованість Біткойна та питання масштабування стали гарячими темами. Розробники досліджують різноманітні інноваційні рішення, такі як нульові знання, доступність даних, бічні ланцюги, rollup та restaking, щоб стимулювати подальше процвітання екосистеми Біткойна.

Однак багато існуючих рішень для масштабування запозичують досвід платформи смарт-контрактів, такої як Ethereum, і часто потребують централізованих крос-ланцюгових мостів, що може стати потенційною точкою ризику для системи. У порівнянні з цим, справжніх рішень, що базуються на власних характеристиках Біткойна, відносно мало, що певною мірою пов'язано з досить складним середовищем розробки Біткойна. Біткойн стикається з кількома основними обмеженнями:

1. Щоб забезпечити безпеку, скриптова мова Біткойн обмежує Програмованість, що ускладнює виконання складних смарт-контрактів.
2. Зберігання структури блокчейну Біткойна головним чином розроблено для простих транзакцій, не підходить для зберігання та обробки складних смарт-контрактів.
3. Біткойн не має спеціалізованої віртуальної машини для виконання смарт-контрактів.

Несмотря на це, мережа Біткойн останніми роками постійно вдосконалюється. Оновлення SegWit у 2017 році збільшило обмеження розміру блоку; оновлення Taproot у 2021 році оптимізувало процес перевірки підписів, забезпечуючи підтримку таких функцій, як атомарні обміни, багатопідписні гаманці та умови платежів. Ці оновлення створили більше можливостей для програмованості Біткойн.

У 2022 році розробник Кейсі Родармор запропонував "Теорію ординалів", яка відкрила нові можливості для вбудовування даних у блокчейн Біткойна, що надало нові ідеї для додатків, які потребують доступу та перевірки стану даних.

Наразі більшість проектів, які посилюють програмованість Біткойна, побудовані на основі мережі другого рівня (L2). Такий підхід вимагає від користувачів довіри до крос-ланцюгових мостів, що стає основною перешкодою для залучення користувачів і ліквідності в рішення L2. Крім того, Біткойн страждає від браку рідної віртуальної машини або програмованості, що ускладнює досягнення безшовної комунікації між L2 і L1 без додаткових припущень про довіру.

У цьому контексті проекти, такі як RGB, RGB++ та Arch Network, намагаються посилити свою програмованість, виходячи з рідних характеристик Біткойна, за допомогою різних методів, щоб підтримати смарт-контракти та складні угоди:

1. RGB використовує рішення смарт-контрактів з перевіркою клієнта поза ланцюгом, що записує зміни стану контракту в UTXO Біткойну. Цей метод, хоча і має певні переваги в захисті приватності, є складним у виконанні, а контракти не мають програмованості, тому наразі розвиток йде досить повільно.

2. RGB++ є розширеним рішенням, розробленим Nervos на основі концепції RGB. Він також базується на прив'язці UTXO, але, використовуючи саму блокчейн як клієнта-верифікатора з консенсусом, пропонує рішення для крос-ланцюгових метаданих активів і підтримує переміщення активів на будь-якій ланцюзі з структурою UTXO.

3. Arch Network надає Біткойну рідне рішення для смарт-контрактів. Він створив віртуальну машину з нульовими знаннями та відповідну мережу валідаторів, шляхом агрегування транзакцій, щоб зафіксувати зміни стану та етапи активів у транзакціях Біткойна.

RGB схема використовує механізм перевірки поза ланцюгом, переміщуючи перевірку передачі токенів з рівня консенсусу Біткойна на поза ланцюг, що здійснюється специфічними клієнтами, пов'язаними з транзакціями. Цей підхід зменшує потребу в широкій трансляції по всій мережі, підвищуючи конфіденційність і ефективність. Проте цей механізм підвищення конфіденційності також приносить певні виклики. Хоча участь лише тих вузлів, які пов'язані з конкретною транзакцією, може зміцнити захист конфіденційності, це також ускладнює третім сторонам перегляд транзакцій, ускладнюючи фактичний процес операцій, підвищуючи труднощі в розробці та впливаючи на досвід користувачів.

RGB впровадив концепцію одноразових пломб, кожен UTXO може бути витрачений лише один раз, що еквівалентно блокуванню під час створення UTXO та розблокуванню під час витрачання. Стан смарт-контракту інкапсульований через UTXO і керується пломбою, що забезпечує ефективний механізм управління станом.

RGB++ є ще одним розширеним рішенням, основаним на концепції RGB, також заснованим на прив'язці UTXO. Він використовує тюрінг-повну UTXO-ланцюг (таку як CKB або інші ланцюги) для обробки даних поза ланцюгом та смарт-контрактів, що ще більше підвищує програмованість Біткойна та гарантує безпеку через однорідну прив'язку BTC.

RGB++ використовує Тюринг-повну UTXO-ланцюг як тіньовий ланцюг, що дозволяє виконувати складні смарт-контракти та пов'язувати їх з UTXO Біткойна, збільшуючи програмованість системи. UTXO Біткойна та UTXO тіньового ланцюга виконують ізоморфне з'єднання, що забезпечує узгодженість стану та активів між двома ланцюгами, тим самим гарантує безпеку транзакцій.

RGB++ розширюється на всі Тьюрінг-повні UTXO-ланцюги, більше не обмежуючись єдиним ланцюгом, підвищуючи крос-ланцюгову взаємодію та ліквідність активів. Підтримка кількох ланцюгів дозволяє RGB++ поєднуватися з будь-яким Тьюрінг-повним UTXO-ланцюгом, що підвищує гнучкість системи. Водночас RGB++ реалізує безмостову крос-ланцюгову взаємодію через UTXO-ізоморфне зв'язування, уникаючи проблеми "фальшивих монет", яка може виникнути з традиційними крос-ланцюговими мостами, забезпечуючи автентичність та узгодженість активів.

Онлайн верифікація через тіньовий ланцюг спростила процес верифікації клієнтів у RGB++. Користувачам потрібно лише перевірити відповідні транзакції на тіньовому ланцюзі, щоб підтвердити правильність обчислення стану RGB++. Цей спосіб онлайн верифікації не лише спростив процес верифікації, але й оптимізував досвід користувачів. Завдяки використанню тюрінг-повного тіньового ланцюга, RGB++ уникнув складного управління UTXO в RGB, що забезпечує більш спрощений і дружній до користувача досвід.

Arch Network складається переважно з Arch zkVM та мережі верифікаційних вузлів Arch, використовуючи нульові знання та децентралізовану мережу верифікації для забезпечення безпеки та конфіденційності смарт-контрактів, є більш зручним, ніж RGB, і не потребує прив’язки до іншого UTXO-ланцюга, як RGB++.

Arch zkVM використовує RISC Zero ZKVM для виконання смарт-контрактів та генерації нульових доказів, які перевіряються децентралізованою мережею вузлів перевірки. Ця система працює на основі моделі UTXO, упаковуючи стан смарт-контрактів у State UTXOs для підвищення безпеки та ефективності. Asset UTXOs використовуються для представлення Біткойн або інших токенів і можуть управлятися шляхом делегування.

Мережа Arch верифікує вміст ZKVM через випадково обрані вузли-лідери та використовує схему підпису FROST для агрегації підписів вузлів, в результаті чого транзакція транслюється в мережу Біткойн. Arch zkVM надає Біткойну тюрінг-повноцінну віртуальну машину, здатну виконувати складні смарт-контракти. Після кожного виконання смарт-контракту Arch zkVM генерує доказ нульового знання для верифікації правильності контракту та зміни стану.

Arch також використовує модель UTXO Bitcoin, де стани та активи інкапсулюються в UTXO для переходів станів за допомогою одноразової концепції. Дані стану смарт-контракту записуються як UTXO стану, а активи необроблених даних записуються як UTXO активів. Arch гарантує, що кожен UTXO може бути витрачений лише один раз, забезпечуючи безпечне керування станом.

Хоча Arch не має інноваційної структури блокчейну, йому також потрібна мережа валідаційних вузлів. Протягом кожного Arch Epoch система випадковим чином обирає одного лідера з урахуванням прав власності, який відповідає за передачу отриманої інформації всім іншим валідаційним вузлам у мережі. Усі нульові знання перевіряються децентралізованою мережею валідаційних вузлів, що забезпечує безпеку та стійкість системи до цензури, а також генерує підпис для вузла-лідера. Як тільки транзакцію підпише необхідна кількість вузлів, її можна транслювати в мережі Біткойн.

У дизайні Програмованість Біткойн RGB, RGB++ та Arch Network мають свої особливості, але всі вони дотримуються підходу, пов'язаного з прив'язкою UTXO. Одноразове використання UTXO більше підходить для смарт-контрактів, які використовуються для запису стану.

Однак ці рішення мають деякі очевидні недоліки, які в основному стосуються досвіду користувачів. Вони стикаються з затримкою підтвердження, що відповідає Біткойну, та проблемами з низькою продуктивністю, особливо в Arch та RGB. Хоча ці рішення розширили функціональність, вони не забезпечили суттєвого підвищення продуктивності. Дизайн RGB++ пропонує кращий досвід користувачів, впроваджуючи більш продуктивний ланцюг UTXO, але водночас він також вводить додаткові припущення щодо безпеки.

Зі збільшенням кількості розробників, які приєднуються до Біткойн спільноти, ми побачимо більше інноваційних рішень для масштабування, таких як пропозиція щодо оновлення op-cat, яка активно обговорюється. Особливо варто звернути увагу на ті рішення, які відповідають природним властивостям Біткойна. Без оновлення мережі Біткойн, метод прив'язки UTXO є найефективнішим способом розширення програмованості Біткойна. Якщо буде ефективно вирішено питання користувацького досвіду, це стане величезним проривом для розвитку розумних контрактів Біткойна.